串联混合型有源电力滤波器的仿真研究

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1、第25卷第5期电力科学与工程Vo1．25，No．52009年5月ElectricPowerScienceandEeIgineeringMay，2009串联混合型有源电力滤波器的仿真研究毕向阳，朱凌，李伟(华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003)摘要：通过建立混合系统的单相等效电路图，分析了串联混合型电力滤波器的补偿特性，并且给出了无源滤波器的参数设计、耦合变压器的参数设计、输出滤波器的设计及有源滤波器主电路的选择。利用MATLAB构建了仿真模型，给出了仿真参数，得到了仿真结果。仿真结果表明了串联混合型有源电力滤波器理论分析的正确性。关键词：串联混合型电力滤波器；补偿特性；参

2、数设计；MATLAB仿真中图分类号：TM92文献标识码：A使电网电流成为正弦波；而串联型滤波器输出补偿0引言电压，抵消由负载产生的谐波电压，使电网电压波形成为正弦波。随着电力电子技术的发展与应用，变频器、开串联混合型电力滤波器同时兼有无源滤波器与关电源、UPS和整流器等装置日益普及。这些电有源滤波器的优点，并能很好地解决各自存在的问力电子设备一方面提高了电网运行的经济效益，另题，可实现在大功率场合下对谐波和无功功率的有一方面也造成了对电网的谐波污染；所以，治理谐效补偿，并能克服LC滤波器易受电网阻抗的影响、波污染、抑制谐波源谐波注入电网，维护绿色环境易与电网阻抗发生谐振等缺点[1,21。

3、成为当前国际和国内的研究重点之一。抑制谐波的手段主要分为无源滤波和有源滤波两种类型，借助1串联型有源电力滤波器的补偿特性全控电力电子开关器件的有源电力滤波器，是现代发展起来的一种抑制谐波的重要手段。有源电力滤1．1常见的三相三线制串联混合型有源电力滤波器波器又分为串联型和并联型：并联型有源滤波器向目前广泛研究的串联混合型有源电力滤波器电网注入补偿电流，抵消谐波源产生的谐波电流，其结构口如图1所示。它由串联型有源滤波器、串联型APF图1三线制串联混合型有源电力滤波器结构示意图收稿日期：2009-01—01．作者简介：毕向阳(1981一)，男，华北电力大学电气与电子工程学院硕士研究生电力科学

4、与工程2009芷无源滤波器、输出滤波器以及耦合变压器4部分谐波源。组成。其中，特定次谐波和无功功率主要由无源滤波2混合系统设计器补偿，采用多个单调谐滤波器组成。单调谐滤波器的调谐频率根据被补偿对象的谐波成分确定。对2．1无源滤波器的设计于6脉波整流器，无源滤波器可由5次、7次和11混合系统中，无源滤波器起着主要的谐波抑制次单调谐滤波器构成。和无功补偿的作用。设计无源滤波器可根据谐波源有源滤波器(APF)采用电压型逆变器。它输中各次谐波含量和无功补偿的要求来确定其参数。出各次谐波电压的叠加，用以滤除电网的部分谐波本文采用结构简单、控制方便的串联单调谐滤波并抑制电网阻抗与无源滤波器之间的谐振

5、。器。为了滤除h次谐波并补偿无功功率，其设计输出滤波器采用LC低通滤波器，用以滤除电步骤如下：压型逆变器开关器件产生的高频毛刺。(1)确定电容器容量Qc，单位为MVar，等耦合变压器一方面是用于将有源滤波器产生的于补偿谐波源所需要的无功功率。参考电压耦合到线路中，另一方面是为了满足有源(2)由Qc来确定电容器的电抗为滤波器和无源滤波器的电压匹配和电流匹配口。)1．2串联混合型APF的补偿特性文中采用电压型谐波源，下面分析串联混合型(3)滤除h次谐波，电抗器大小为滤波器对其补偿的特性。三相电源是对称的，所以只画出单相等效电路图H，其它两相等效电路图与五眚(5)A相相同，所以只分析A相。单相

6、等效电路如图2(4)电抗器的电阻为所示。寺(6)式中Q为滤波器的品质因数，一般取30

7、如果控制APF的输出电压=一，就能使1=0。这说明，串联混合型APF适合补偿电压型Co+Cos+l一S2+(R／Ll)o+c(01／LoCo(9)0第5期毕向阳，等串联混合型有源电力滤波器的仿真研究2．4主电路及主电路中开关器件的选择09=V~oCo(10)有源电力滤波器主电路采用的是PWM变流器主电路形式。采用单个PWM变流器的有源电力滤丢=吾√鲁(·，)波器的主电路，根据其直流测储能元件的不同，可分为两种：直流侧采用电容做为储能